變頻器書寫六十年輝煌歲月傳奇

　　編者按：李永東，男，1962年12月出生。清華大學(xué)電機(jī)工程系教授，博士生導(dǎo)師，電力電子與電機(jī)系統(tǒng)研究所負(fù)責(zé)人。1978～1982年在哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè)學(xué)習(xí)，1983～1987年在法國(guó)圖盧茲國(guó)家理工學(xué)院電氣工程及自動(dòng)化系獲碩士、博士學(xué)位，1988～1990年在清華大學(xué)電機(jī)工程及應(yīng)用電子技術(shù)系從事博士后研究。1990年至今在清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系任教，1991年破格聘任為副教授，1996年破格聘任為教授，1999年聘為博士生導(dǎo)師，2002年兼任法國(guó)圖盧茲國(guó)家理工學(xué)院客座教授�，F(xiàn)任中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員，電力電子學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電控裝置及系統(tǒng)專委會(huì)副主任委員，中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)電氣自動(dòng)化專委會(huì)副主任委員。長(zhǎng)期從事高性能，大容量，全數(shù)字化交流電機(jī)控制系統(tǒng)的理論和應(yīng)用研究，尤其是在高壓大容量異步電機(jī)變頻調(diào)速，交流電機(jī)矢量控制和轉(zhuǎn)矩直接控制及其數(shù)字化實(shí)現(xiàn)和無(wú)速度傳感器運(yùn)行等方面提出自己的控制方法和理論。主持過(guò)多項(xiàng)基金項(xiàng)目和十幾項(xiàng)其他項(xiàng)目的研究，發(fā)表了100多篇論文，其中20多篇被EI收錄，10多篇在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議上獲優(yōu)秀論文獎(jiǎng)。多次參加和組織國(guó)內(nèi)電力電子及電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的學(xué)術(shù)會(huì)議,并擔(dān)任大會(huì)主席兩次,作大會(huì)特邀報(bào)告七次。多次參加國(guó)際電力電子會(huì)議,并作大會(huì)報(bào)告兩次，擔(dān)任技術(shù)委員會(huì)Cochairman一次，擔(dān)任分會(huì)場(chǎng)主席五次。曾赴日本橫濱國(guó)立大學(xué)電機(jī)及計(jì)算機(jī)系，美國(guó)弗吉尼亞州立大學(xué)，加拿大魁北克大學(xué)，香港理工大學(xué)講學(xué)及合作研究。

　　從1949到2009，六十年在歷史的長(zhǎng)河中只不過(guò)是彈指一揮間，中華兒女卻用一個(gè)甲子的輪回書寫了一部充滿智慧及奮進(jìn)的史詩(shī)巨作，用自己的堅(jiān)強(qiáng)脊梁挺起了中國(guó)震蕩環(huán)宇的磅礴氣勢(shì)。變頻器在上世紀(jì)六十年代問(wèn)世，在我國(guó)的迅速發(fā)展卻是在最近的十幾年，在共和國(guó)六十周年之際，我們回望歷史，回顧變頻器的發(fā)展之路。

李永東：我與變頻器的幾個(gè)第一次

　　早在20世紀(jì)40年代在國(guó)外就已誕生了異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)，不過(guò)那時(shí)的變頻器是由直流電動(dòng)機(jī)-同步發(fā)電機(jī)組成的變頻機(jī)組，50年代在我國(guó)的膠片廠等易燃車間已經(jīng)采用了變頻機(jī)組實(shí)現(xiàn)交流調(diào)速。60年代在國(guó)際上才出現(xiàn)用電力電子器件組成的靜止變頻器，1963年，上海整流器廠就已研制出國(guó)內(nèi)第一只可控硅，比當(dāng)時(shí)的日本還要早一年。1965年，我國(guó)開(kāi)始了研究可控硅變頻器。直到80年代，國(guó)內(nèi)許多高等學(xué)校和研究院所積極開(kāi)發(fā)GTR變頻器，后期更進(jìn)一步研制了IGBT變頻器，并將技術(shù)轉(zhuǎn)讓給企業(yè)生產(chǎn)，但由于沒(méi)有自動(dòng)化生產(chǎn)線而無(wú)法生產(chǎn)出高可靠性的變頻器。90年代中期，國(guó)外生產(chǎn)的變頻器陸續(xù)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，改革開(kāi)放的不斷深入也使國(guó)外的生產(chǎn)設(shè)備迅速涌入中國(guó)，國(guó)產(chǎn)變頻器廠家紛紛崛起，國(guó)產(chǎn)的VVVF通用變頻器才開(kāi)始涌現(xiàn)。最近十年，采用無(wú)速度傳感器控制的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的高動(dòng)態(tài)性能變頻控制技術(shù)逐漸升溫，是否具備無(wú)速度傳感器控制技術(shù)成為高性能通用變頻器和一般通用變頻器的分水嶺。然而在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，雖然變頻器已經(jīng)在中國(guó)大地遍地開(kāi)花，但其核心器件IGBT始終依賴進(jìn)口，成為制約國(guó)產(chǎn)變頻器發(fā)展的瓶頸。近年來(lái)，多位在國(guó)外有豐富研制IGBT經(jīng)驗(yàn)的專家回國(guó)辦廠，使國(guó)內(nèi)企業(yè)具備了IGBT和MOEFET的制造技術(shù)，完整的變頻器產(chǎn)業(yè)鏈才開(kāi)始形成。

　　上世紀(jì)八十年代，電氣傳動(dòng)領(lǐng)域出現(xiàn)了一項(xiàng)重大突破，在軋機(jī)主傳動(dòng)和礦井提升等大功率、高性能要求的關(guān)鍵場(chǎng)合用交-交變頻器調(diào)速取代傳統(tǒng)直流調(diào)速獲得成功。中國(guó)連續(xù)從德國(guó)西門子公司引進(jìn)5套此類高端設(shè)備。1986年，馬老赴西門子學(xué)習(xí)交-交變頻技術(shù)，發(fā)現(xiàn)它無(wú)論從設(shè)備的容量，還是從系統(tǒng)的復(fù)雜程度上看都是前所未見(jiàn)的，非常值得在國(guó)內(nèi)推廣。1987年馬老回國(guó)后，積極展開(kāi)宣傳，獲得了國(guó)家的大力支持并組織攻關(guān)，終于在上世紀(jì)九十年代初由天津電氣傳動(dòng)研究所和冶金自動(dòng)化研究院分別研制成功并順利投入運(yùn)行。當(dāng)時(shí)馬老在想，這樣關(guān)鍵的重大技術(shù)裝備，在技術(shù)飛速發(fā)展的今天能有10年的壽命，上幾十套就不錯(cuò)了，卻不曾想它至今生命力旺盛，每年都有幾十套訂單，總量達(dá)幾百套。當(dāng)年是幾年做一套，現(xiàn)在是一年做十幾套，如此顯著的差距，是近年經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的最有力證明。

　　1980年在哈爾濱工業(yè)大學(xué)，我第一次聽(tīng)說(shuō)恒壓頻比（VVVF）控制，在1985年做博士論文期間，發(fā)現(xiàn)了電壓定向矢量控制規(guī)律。1984年初，在法國(guó)老師帶領(lǐng)參觀實(shí)驗(yàn)室時(shí)，第一次看到了實(shí)際的變頻器。1985年，我第一次接觸到了矢量控制，并于矢量控制結(jié)下了不解之緣。從1991年開(kāi)始，我開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)十幾年的直接轉(zhuǎn)矩控制研究。1988年回國(guó)之初，我開(kāi)始了實(shí)驗(yàn)室第一臺(tái)VVVF變頻器的研制工作，研制成功后再和平賓館連續(xù)運(yùn)行了24小時(shí)并開(kāi)了鑒定會(huì)。1996年，我們與北京凱奇公司合作開(kāi)發(fā)高壓大容量變頻器技術(shù)，雖然很多人認(rèn)為是異想天開(kāi)，但是經(jīng)過(guò)我們的刻苦鉆研，很快申請(qǐng)了自己的高壓變頻器技術(shù)專*，并于1998年通過(guò)技術(shù)鑒定，投入試運(yùn)行。從此，一個(gè)高壓變頻器的國(guó)產(chǎn)化時(shí)代在我們手中拉開(kāi)帷幕。目前，國(guó)內(nèi)大約已經(jīng)有二十幾家企業(yè)有能力生產(chǎn)高壓變頻器，國(guó)產(chǎn)品牌占市場(chǎng)的50%以上。

　　關(guān)于清華大學(xué)電機(jī)系統(tǒng)知名教授李永東

　　變頻器上寫春秋--記李永東教授

　　風(fēng)電人物——李永東

　　李永東：清華大學(xué)電機(jī)系知名教授